基于单片机的液位监测报警.docx

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基于单片机的液位监测报警

1前言

随着社会的进展，随着科技的进步。

运来越多的地址需要用到一些高科技设备来为人们效劳。

目前医院普遍利用的是人工监控点滴输液装置器，将液体容器挂在必然高度，利用势差将液体输入病人体内，用软管夹对软管夹紧和放松操纵滴速，药物的有无将要挟病人的生命平安，为此医护人员要不按时的观看药物的情形，本设计依照需要设定液位操纵高度，同时具有报警、高度显示等功能，利用了红外对射传感器，使其具有与液面不接触的特点，可用于有毒、侵蚀性液体液位的操纵，简单、方便、平安、具有较高的利用价值。

如何使这种手工操作走向自动化或半自动化，让护理人员监控病人打点滴的进程时刻取得充分利用，这就要求医疗器械加速自动化与半自动化进程，提高医护质量。

本文介绍了一种操作方便、显示直观、可集中操纵、具有报警功能的智能型液体点滴速度监控系统。

该系统可让医护人员在操纵室监控不同受液者的输液状况，也能够直接到输液室直接改变输液状态，了解病人的输液进程，及时通知处置将快完成的输液。

2整体方案设计

本次设计思想主若是想借助单片机，对医疗点滴输液加以半自动化的操纵。

第一通过液位传感器检测信号，然后将检测到的信号送给单片机进行处置，通过数码管和报警装置，将床位信息显示在监控室，然后由护理人员对具体情形进行处置。

方案论证

设计中采纳了两个方案，具体的方案见方案一和方案二。

方案一：

如下图系统上电工作后，用户第一通过键盘设定温度的初值，单片机系统将用户设置的“警戒值”保留地址空间中。

安装于被监测对象上的超声液位传感器，将实时监测数据经A/D转换，送入单片机连接I/O口。

单片机进入主程序后，开始以查询的方式检测转换的数据，并将相应的数值通过数码管显示输出。

当检测的液位小于设置的初值时，单片机将操纵报警系统响起，以提示医护人员。

图液位监测报警系统方案一框图

方案二：

如下图系统结构框图，本方案仍以微型单片机为操纵核心，由检测模块、信息处置模块、LED信息显示模块、操纵输入模块和报警模块五大部份组成。

整个系统工作前，先将传感器装于点滴瓶“警戒”液位水平处。

单片机启动，开始监测工作。

当液位低于警戒液位时，传感器将输出一低电平，送入口（一张床位对应一个口，本设计只取一张床位模拟），然后由单片机内部的程序，对信息进行处置，将病床号显示到LED上，同时报警启动，提示医护人员。

当由操纵输入后，表示医护人员已经去对事件进行处置。

系统将复位，等待其他的床位监测信息。

图液位监测报警系统方案二框图

方案选择

方案一与方案二有很多相似的地方，两个设计都运用到了单片机，用到了传感器，运用了LED显示管，而且在功能方面都很相似。

但综合分析：

超声波传感器较红别传感器要贵得多，而且方案一还需要A/D转换，本钱就更高。

而且应用对象为点滴瓶，采纳方案一，安装不方便，而且超声波传感器在这种应用下存在盲区，且对不同的大小的点滴瓶都要从头设定参数。

关于方案二而言，本钱低，最重要的是安装上方便，医护人员可依照点滴瓶的大小，在安装时进行调整。

因此，从设计和经济的角度讲，我们组采纳了方案二。

3单元模块设计

本课程设计要紧由监测模块、信息处置模块（单片机模块）、LED信息显示模块、操纵输入模块和报警模块五大部份组成。

其中最核心部份的部份是信息处置模块和检测模块。

监测模块

本模块采纳的是红外对射型余液液位传感器。

发光二极管和光敏二极管别离安装于“警戒”液位（由医护人员依如实际情形设定）双侧，处于对射状态。

在高位警戒液位时，LM339的反向输入端即3端口输入高电平，现在5端口输出高电平，即送入单片机的口。

当低于警戒液位时，光敏二极管导通，3端那么输入低电平，5端随之也取反，然后送入单片机处置，已发出报警。

其原理图如图：

图红外对射型液位传感器原理图

单片机模块

3.2.1AT89C52概述

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机取数据存储器（RAM），器件采纳ATMEL公司的高密度、非易失性

存储技术生产，与标准MCS一51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处置器（CPU）和Flash存储单元，功能壮大

AT89C52单片机适应于许多高性价比的应用处合。

图AT89C52引脚

AT89C52要紧性能参数

·与Mcs一51产品指令系统和引脚完全兼容

·8k字节可重擦写Flash闪速存储器

·1000次擦写周期·全静态操作：

OHz一24MHz

·三级加密程序存储器·128X8字节内部RAM·32个可编程I/O口线·3个16位按时／计数器·8个中断源·可编程串行UART通道·低功耗空闲和掉电模式

AT89C52功能特性概述

AT89C52提供以下标准功能：

8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位按时／计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89C52可降至OHz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但许诺RAM，按时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保留RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

LED信息显示模块

本设计选用4位共阳极数码管作为显示模块。

数码管的A、B、C、D、E、F、G和DP别离与单片机的——相连。

而四位数码管的位那么通过74HC138译码器来选通。

74HC138是一个3-8译码器。

74HC138的A、B、C与单片机的、、相连通，咱们能够通进程序操纵、、的输出进而操纵3-8译码器的输出，从而达到选位的目的。

。

本次课程设计中的四位数码管与单片机的连接电路如图，其选通情形如表3—3：

图LED信息显示模块电路图

表3—3：

数码管选位情形表

CBA

选位情况

000

Y0输出高电平即第1位被选中

001

Y1输出高电平即第2位被选中

010

Y2输出高电平即第3位被选中

011

Y3输出高电平即第4位被选中

操纵输入模块

本模块有2个独立按键，一个是复位按键，另一个为解除报警按键，接在口。

具体接线图如图：

图按键与单片机硬件接口电路

报警模块

这次课程设计中为了达到低于“设定”液位后报警且显示对应床号的目的。

咱们的要紧思想是：

当1号床位的点滴低于“设定”液位，由红外液位传感器输出的低电平，送入单片机的口（四张床位的检测信号别离对应、、、），然后由单片机的内部加以处置，由P2口、P1口的高三位、74LS138译码器等作用，在LED上显示出对应的床位。

同时在口的作用下，报警器响起。

若是按下口外接的按钮，那么报警停止，显示也熄灭，表示已有医护人员对信息进行处置。

其报警电路如图。

图报警电路

4软件设计

软件设计要紧分为初始化程序、存储单元和中断设置初始化，主程序（内嵌报警程序）、报警中断子程序、中断效劳子程序（显示程序）、延迟子程序。

先对要用到的存储单元，I/O口，寄放器进行相应的设置，然后主程序对四个端口、、、进行循环检测，当检测到有效信号时，那么对相应存储单元赋值，然后继续其他端口检测，定不时刻到时，对四个存储单元内的数据进行输出显示，报警也响起；当主程序检测到为高电平常，那么终止报警，同时存储单元再次初始化，继续循环检测，重复相同“动作”。

程序流程图如图。

图程序流程图

5系统调试

本次设计在系统硬件调试方面，初期在教师的指导下，没碰到什么困难。

困难要紧出此刻后期，与软件合成后调试时，发觉传感器信号输出方面无转变，最后通过与同题目的其他组的同窗交流，用他们的传感部份测试后发觉，问题处在红外发光二极管上，替换后测试小系统工作正常，达到预期成效。

表管脚电压值

上电后（V）

接电阻，电容后（V）

接芯片后（V）

USB

J3供电

稳压管

单片机

74HC138

MAX232

在软件方面，调试时刻较长，问题主若是扫描显示部份，方案就修悔改好几回。

最后对以前的一个单片机编程作业的代码，进行了修改、调试，也终于达到了方案的整体要求。

6结论

咱们的设计题目为基于单片机的医用点滴余液液位监测报警系统。

在这次设计中咱们要紧用到了AT89C52单片机和红外对射型液位传感器。

采纳红外对射型液位传感器在知足设计要求的前提下，本钱也较低，这也就意味着其能够大范围的推行。

更重要的是其安装方面比较简单，医护人员可依如实际情形，即输液瓶的大小，对监测“警戒”液位进行调剂，这也是采纳此方案最重要的缘故。

而且，关于外界，如温度、湿度等的转变，其抗干扰也较强。

最终设计的小系统，在软件、硬件合成并调试完成以后，在模拟条件下大体达到了设计要求，各项功能测试也在预期之内。

固然，在许多细节上，设计还不够完善，对一些意外情形的发生，解决方法还没分析到位。

例如，若是在外界作用下，点滴瓶产生晃动，那么会阻碍信号的监测，乃至产生漏警的可能性。

总而言之，任何一种设计，理论上先期分析是必要的。

但更重要的是，仍是要依照设计功效在实际利用进程中，暴露出来的不足，加以改良完善，使其更好的效劳于人民生活。

7总结和体会

通过近乎周围的查资料和学习，终于完成了本次课程设计。

这次课程设计与以往的设计相较较，收成颇多。

第一，是精神上的。

开始感觉题目还挺简单的，可是，真正要付诸实施时，才感受到“书到历时方恨少”这句话的真理之所在。

感到自己平常感觉仍是学到些东西的，那个时候怎么仿佛一点都用不到。

后来慢慢才发觉，自己理论联系实际的能力仍是太差，而且理论的基础也不牢固。

再次，通过这次课程设计，自己进一步熟悉和把握了ISIS仿真软件PROTEL软件,体会到ISIS、PROTEL等功能壮大的设计软件，在现代电子系统设计中发挥的壮大的作用。

更重要的是，自己的实际动手能力取得了专门大的提高。

而且，通过这次设计，更深切地感觉到团队合作的重要性。

是全部组员的一起尽力，才完成了这次智能仪器课程设计任务！

总之，以往的课程设计都是停留在理论层面上，而这次课程设计的实际意义超级明显。

通过这次课程设计，自己从心理上就成长了很多，这将是自己以后人一辈子路上一笔宝贵的财富。

8参考文献

[1]刘刚、秦永左.单片机原理及应用.北京：

北京大学出版社，20061.

[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术.北京：

清华大学出版社，2004.

[3]蔡美琴、张为民.MCS-51系列单片机系统及其应用（第二版）.北京：

高等教育出版社，2004.

[4]杨振江、杜铁军.流行单片机有效子程序及应用实例.西安电子科技大学出版社，2002.

[5]刘迎春、叶湘滨.现代新型传感器原理与应用[M].北京：

国防工业出版社，1998.

附录1：

附图

原理图

注明：

一、四位数码管别离对应四张床位

二、原理图左侧四个按钮用来模拟四个液位传感器

电路PCB板图

软件代码

ORG0000H

AJMPSTART

ORG000BH;INT0

LJMPTIMER

ORG0030H

START:

MOVSP,#75H

MOVR1,#6CH

MOVR3,#8FH

MOVP2,#0FFH

MOVDPTR,#LEDTAB

MOVP3,#0

MOVTMOD,#01H

MOVTL0,#0F0H

MOVTH0,#0EFH

SETBEA

SETBET0

SETBTR0

MOV6CH,#5

MOV6DH,#5

MOV6EH,#5

MOV6FH,#5

;============================================

MAIN:

JB,BED2

SETB

MOV6CH,#1

BED2:

JB,BED3

SETB

MOV6DH,#2

BED3:

JB,BED4

SETB

MOV6EH,#3

BED4:

JB,HERE

SETB

MOV6FH,#4

;============================================

HERE:

JNB,NEXT

CPL

JB,STOP

CPL

SJMPMAIN

;============================================

STOP:

CLR

MOV6CH,#5

MOV6DH,#5

MOV6EH,#5

MOV6FH,#5

JMPMAIN

;============================================

TIMER:

MOVTL0,#0F0H

MOVTH0,#0EFH

MOVA,@R1

MOVCA,@A+DPTR

MOVP1,R3

MOVP2,A

MOVA,R3

ADDA,#20H

MOVR3,A

INCR1

CJNER1,#70H,OUT

MOVR3,#8FH

MOVR1,#6CH

OUT:

RETI

;============================================

DELAY2:

MOVR7,#200

L2:

DJNZR7,L2

RET

LEDTAB:

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,0FFH

END

附录2：